Dienstag, 14. April 2015

Die Blümchen und Insektenzeit hat wieder begonnen!

Nun ist es wieder so weit. Die Makroobjektive werden entstaubt und gut geölt und man macht sich wieder auf die Pirsch nach Blümchen und allerlei Kriech- und Fliegzeug ;)

Meine erste Aufwärmrunde habe ich halbherzig bei einem Familienspaziergang durch einen großen Rhododendronpark in Bremen absolviert.


Die Wahl der Waffen fiel, wie bei Familienausflügen oft, auf die mFT-Knipse (OM-D E-M10) nebst Panasonic 100-300 und Oly 60/2.8 Makro.


Hummel mit 60/2.8 Makro, kleiner Ausschnitt

Neben Hummeln gab es auch Bienen und Schmetterlinge zu sehen. Allerdings hat es an diesem Tag nur für diese Hummel gereicht.



Dafür ist mir dieser Kollege hier vor die Linse gelaufen. Oder besser gesagt, saß merkwürdig furchtlos auf dem Weg und ließ mich ziemlich nah und lange an sich heran, bevor eine halbherzige Flucht eingeleitet wurde.



Das Licht war relativ gut. Zwar zu hart und senkrecht für meinen Geschmack, aber ein paar nette Lichtsituationen haben sich schon ergeben.



-Ohne Worte-



Die Rhododendren und einige andere Blühpflanzen waren noch nicht durchgestartet. Dürfte sich bei dem Wetter aber inzwischen geändert haben.


Olympus Makro 60mm/f2.8, f=4.0, starker Ausschnitt

Bezüglich Technik-Fetisch hat mich die Schärfe der Kombi EM10 und 100-300 und 60er mal wieder erregt. Das oben ist schon ein starker Aussschnitt aus dem Original und das nachfolgende Bild ist ein ca. 100%-Ausschnitt aus dem gleichen Bild:

ca. 100% Ausschnitt aus obigem Bild
Das finde ich schon sehr beachtlich! Auch bei den Hummel-Makros oben erkennt man selbst beim Pixelpeepen jedes Härchen. So muss das sein!



Das schöne an Parks wie diesem ist, dass man tausende von Blumen und Pflanzen vorfindet. Da ist für jeden was dabei. Auch gibt es somit eine enorme Dichte an Insekten. Man kann sein Stativ irgendwo hinpflanzen und munter drauf losknipsen.


Seltener Swatch-Baum
Auch extrem seltene und exotische Pflanzen, wie diesen schweizer Swatch-Baum, findet man dort :)

Okay, bevor es zu albern wird, höre ich hier mal auf. Jedenfalls ist spätestens jetzt die Zeit für alle Makrofans eingeläutet, die gerne Insekten und Pflanzen fotografieren.

Danke,
Gordon

Samstag, 21. März 2015

DIY Quadro Copter, it's done! Oder warum ich heute unbedingt noch Tischtennisbälle kaufen musste!

Wer noch nicht weiß, worum es eigentlich geht, hier die Vorgeschichte:
Er fliegt - Erster selbst gebauter Quadrocopter

Erster selbstgebauter Quadrocopter, Gewicht ca. 800 Gramm, 53 cm Durchmesser ohne Propeller

Nachdem ich diesen Kollegen da oben erfolgreich gebaut und auch schon schon geflogen habe, konnte ich dieses Wochenende eine weiter wichtige Stufe abschließen. Was nämlich noch fehlte, war eine anständige Beleuchtung und eine aktuellere Firmware für die Flugsteuerung.

Die Beleuchtung ist bei einem solchen Fluggerät schon sehr wichtig und mehr als nur Zierde. Auch die Farbgebung ist nicht zufällig. Da sich ein Quadrocopter in alle Richtungen gleich fliegt und in dieser Baumform auch von allen Seiten gleich aussieht, braucht man eine optische Orientierungshilfe beim Flug. Ohne diese kann man schnell die Lage falsch einschätzen und glaubt beispielsweise eine 90-Grad-Drehung gemacht zu haben, obwohl es tatsächlich eine 180 Grad Drehung oder Kurve war. Die Folge: man lenkt das Gerät darauf hin in die falsche Richtung. Wenn dann kein Platz und keine Zeit mehr für eine Korrektur ist, knallt es! Gelb ist vorne, schwarz hinten. Um auch bei Dämmerung noch die Lage erkennen zu können, ist es üblich eine Beleuchtung anzubringen. Jedes echte Flugzeug hat ja auch Positionslichter, die dann den anderen anzeigen, aus welcher Richtung sie das Flugzeug sehen. Bei den Quadros und anderen Modellfluggeräten ohne leicht zu erkennende Lage, wird daher ein wahres Feuerwerk an LED-Beleuchtung von vielen gezündet. Ich bin die Sache relativ entspannt angegangen und habe auf stromfressende 1 oder mehr Watt Ultrahell-LEDs verzichtet. Dafür habe ich mir Gedanken darüber gemacht, wie man mit normalen Beleuchtungs-LEDs (ca. 30 mA) noch eine gute Lageerkennung erreichen kann.

Positionsbeleuchtung an meinem ersten Quadro mit hellen LEDs und Tischtennisbällen
Das hier ist das Ergebnis meiner Überlegungen.

Anmerkung: Leider sind LEDs extrem schwer zu fotografieren, da das annähernd monochromatische Licht die Farbkanäle der Kamera überlaufen lassen, so dass Fehlfarben und weiße Flecken durch Überbelichtung entstehen. Wer in letzter Zeit mal Bühnesachen fotografiert hat, wird das Problem kennen!

Wir sehen hier die Rückseite des Quadros. Ich habe mich hier für grüne LEDs entschieden, da diese Ansicht die "normale" und unkritische Ansicht ist. So fliegt der Quadro von mir weg. Gegen den hellen Himmel wird sich dabei eher die schwarze Farbgebung abheben als die Beleuchtung, zumindest wenn noch keine Dämmerung eingesetzt hat.

Man sieht nun auch, was es mit den Tischtennisbällen im Titel aufsich hat. Die 5 mm LEDs strahlen leider ein sehr gedündeltes Licht ab, so 10 bis 30 Grad. Das ist zwar für eine Taschenlampenapplikation gut, aber wenn man ein Signallicht realisieren will, eher schlecht. Man sieht das Licht nur hell, wenn man in dem begrenzten Winkel auf die LED schaut. Daher habe ich einfach normale Tischtennisbälle genommen, ein 5mm-Loch hineingebort und die LEDs dann hineingesteckt und verklebt. So wird der Ball hell erleuchtet und man hat effektiv eine viel größere Lichtquelle, die aus weit mehr als den 10 bis 30 Grad hell zu sehen ist. Ganz perfekt klappt das allerdings nicht, wie man sieht. Die LEDs mit ihrem Linsengehäuse projezieren einen sehr hellen Fleck auf die Vorderseite des Tischtennisballes. Der Rest leuchtet nicht ganz so hell. Man hätte die LED auch hinter dem Ball anbringen können, dann wäre er homogen beleuchtet gewesen. Allerdings geht dabei viel Lichtenergie verloren und da ich vom gekauften Quadro schon weiß, wie schnell bei Tageslicht auch hellstes Signallicht nicht mehr zu sehen ist, habe ich es so realisiert.

Fluglageerkennung von vorne
Meistens verwendet man nur die gleiche Anordnung von Lichter, aber mit unterschiedlicher Farbe, also z.B. 2 x Grün hinten und 2 x Rot vornet. Ich habe mich für Rot = vorne plus "Scheinwerfer" entschieden. Dazu habe ich zwei helle weiße LEDs im Zentrum des Quadros angebracht, die wie Autoscheinwerfen ihr Licht abstrahlen. Hier erkennt man dann auch den Unterschied der durch die Bälle gestreuten Lichts und dem der nackten LEDs gut. Die weißen LEDs sind genauso hell wie die roten und grünen, aber stellen für den Piloten am Boden nur 2 weiße Punkte da. Ich hoffe aber, die Farbe und Form des Lichtmusters plus der so illuminierten gelben Ausleger, lässt mich die Position ausreichend gut erkennen.


Netten Seiteneffekt: der ansonsten sehr harmlos aussehende Quadro, dem man seine Heimtüftelherkunft ansieht, wirkt ein wenig lebendiger...Alien oder Kampfroboter ;)


Hat man den Flieger in 45 Grad vor sich in der Luft, sieht man die roten und grünen Positionslichter, sowie Gelb und Schwarz. Auch eine sehr wichtige Information, gerade wenn man echte Kurven fliegt, wie mit einem Flugzeug und den Quadro nicht wie Pacman im rechten Winkel durch die Luft schubst ;)

Die Tischtennisbälle sind einfach mit Uhu Por in die Rohrisolationsschaumstoffteile (uff!) eingeklebt. Die LEDs im passenden 5 mm-Loch mit Sekundenkleber. Die Kabel gehen durch das ISO-Rohr und sind dann im Inneren des Sperrholzrahmens verlegt.

Technikkram: Angeschlossen sind die LEDs dann an einem 5-Volt-BEC. Dieser war sowieso notwendig, da die verwendeten optischen ESC keine 5-Volt-Spannung liefern, die man für die übrige Elektronik benötigt. Mit der durch den BEC gelieferten 3 Ampere max. komme ich locker aus. Die LEDs verbraten im Schnitt 25 mA => 6 * 25 mA = 150 mAh. Ansonsten hängt an der Versorgung noch die Flighcontrol, das Gehirn, der Empfänger und der Telemetriesender. Weiß gerade nicht, was die Verbrauchen, aber ist meine ich auch weit unter 500 mA, so dass es hier keine Probleme gibt. Die LEDs müssen übrigens über Vorwiderstände (hier 100 Ohm) angeschlossen werden! Über die Widerstände wird der Durchflussstrom begrenzt und die Spannung eingestellt (ca. 3 Volt bei dieser Art von LEDs).


Mit diesem grimmigen Gesichtsausdruck komme ich nun langsam zum Ende...für Erste :) Denn schließlich geht es hier immer noch um mein Nummer-Eins-Hobby, die Fotografie. Dieser Quadro mit seinen knapp 800 Gramm ist so stark motorisiert, dass er 200 oder sogar 300 Gramm Nutzlast in den Himmel bringen sollte.

Mit dem kleinen gekauften und umgebauten Quadro (siehe Umbau eines Quadrocopters - Blade 200 QX in Rakonheli CFK-Frame ) konnte ich ja schon erfolgreich eine <50 Gramm Mini-Action-Kamera für Luftaufnahmen verwenden. Hier sollte sogar meine mFT-Knipse mit leichtem Objektiv möglich sein! Das wäre natürlich ein riesiger Schritt nach vorne bezüglich Bildqualität. Quasi Handy vs. "The real thing" ;) Ob meine Kalkulationen da stimmen...und die Herstellerangaben der verwendeten Komponenten, wie Motoren, Stromversorgung und Propeller, wird sich nur durch Versuche ermitteln lassen. Ich werde einfach mal Gewichte dranhängen und mich da langsam steigern. Da ich keine rasanten Action-Videos drehen, sondern nur gemütlich Einzelbildaufnahmen von Landschaften machen will, muss der Quadrocopter sich nur bei leichtem Wind noch sicher steuern lassen. Ich bin mal gespannt!

Danke und viele Grüße,
Gordon

Nachtrag: Ich sehe gerade, dass ich die Sache mit der Firmware komplett unterschlagen habe. Ich meine aber, dass würde hier zu weit führen, da es ja eigentlich um Fotografie geht. Nur soviel: die Steuerung des Copters, die aus einem Mikrocontroller mit Sensoren besteht, kann man neu programmieren...wie beim Smartphone oder dem BIOS eines PCs. Die Firmware der gekauften Version war relativ alt, daher habe ich eine neue installiert. Ist kein Hexenwerk, aber ein wenig Ahnung (und die notwendige Hardware) sollte man schon haben, da man sonst im Extremfall das Gerät auch schrotten kann. Ging aber, nachdem ich mich vorher eingelesen hatte, total problemlos. Ob die neue Software bessere Flugeigenschaften bringt, als die zuvor, muss ich noch ausprobieren. Mehr einstellen und herumspielen kann man schon mal :)

Dienstag, 17. März 2015

Er fliegt - Erster selbst gebauter Quadrocopter

Noch mal eine kleine Exkursion in mein neues Hobby, den Modellflug. Nach dem ich hier: Umbau eines Quadrocopters - Blade 200 QX in Rakonheli CFK-Frame schon mal über die erste Schrauberei berichtet habe, möchte ich jetzt mal über meinen ersten komplett selbst gebauten Quadro berichten.
Okay, komplett selbst gebaut ist jetzt ein wenig Angabe. Die Steuerung, die Motoren, die Drehzahlregler und den Funkempfänger habe ich natürlich als fertige Teile gekauft. Sowas selber zu bauen ist eher ein Jahresprojekt. Aber man baut ja auch beim PC das Mainboard nicht selber.

Selbst gebauter Quadrocopter aus Holz und Kunststoff
So sieht das fast fertige Endprodukt meiner ca. 4 wöchigen Bemühungen aus...wenn man die Monate an Recherche und Einkaufslistenzusammenstellerei mal ausblendet ;)

So wie man das Gerät hier sieht, ist es schon flugfähig. Es ist auch schon wirklich geflogen. Fliegt schon ganz gut. Noch nicht perfekt, aber das ist nach Aussage eines Vereinsmitgliedes eine Sache der Programmierung der Regelungsparameter.

Der Copter hat schon eine recht beachtliche Größe. Hier mal ein Vergleich zu meinem allerersten, gekauften Quadrocopter, dem Blade Nano QX:

Größenvergleich Selbstbaucopter vs Nano QX

Schon ein einziger Propeller ist größer und schwerer(!) als der kleine Nano, mit dem ich u.a. in meinem Arbeitszimmer immer ein wenig übe. Die Dimensionen und Gewichte:
-Spannweite von Motor zu Motor, diagonal: ca. 52 cm
-Propellerdurchmesser: ca. 24 cm
-Gewicht mit 2200 mAh-Akku: ca. 850 Gramm

Wer die DJI Phantom-Quadrocopter kennt, kann sich eine ungefähre Vorstellung von der Größe machen. Diese Copter ist ein wenig größer, aber leichter. Flugzeit (nur errechnet aus Akkuverbrauch bei Testflug) ca. 15 Minuten oder mehr. Die mögliche Zuladung sollte locker bei 250 Gramm oder sogar mehr liegen; muss ich noch austesten.

Angefangen habe ich mit einem Probekauf beim Hobby King in Hongkong. Dort gibt es billige (weniger Dollar) Lasercut-Holzrahmen zu kaufen. Der erste bestellte Rahmen kam nie an, der zweite nach 3 Wochen. So ein Holzrahmen ist eigentlich nicht erste Wahl, da er theoretisch sehr leicht kaputt gehen kann. Ich habe den aber ein wenig modifiziert mit kleinen Kanthölzern und meine, der ist doch recht stabil. Ist ja auch kein Kunstflug-Quadro, sondern eine Schwebeplattform für eine Kamera.


Leider habe ich es versäumt Bilder vom Rohbau zu machen. Hier sieht man schon den zu 50 fertigen Quadro. Der Holzrahmen besteht aus sehr dünnen (ca. 2 mm) Sperrholzplatten, die mit einem Laser in Form geschnitten wurden und sich passgenau zusammenstecken und verleimen lassen. Natürlich sollte man das Holz dann noch anmalen, damit es keine Feuchtigkeit zieht. Außerdem braucht man bei einem Quadrocopter dieser Bauform eine optischen Anhaltspunkt wo vorne ist! Daher habe ich die beiden Arme in Flugrichtung gelb gestrichen. LEDs werden das dann noch bei Dämmerung weiter verbessern; fehlen aber aktuell noch.

KK2.1.5 Flightcontrol - das Hirn des Quadrocopters

Nachdem ich den billigen Holzrahmen mehr aus Spaß am Basteln zusammengeleimt, verbessert und lackiert hatte, was übrigens 2 Wochen gedauert hat (immer nur Abends 1-2 Stunden), war ich irgendwie davon überzeugt weitermachen zu wollen. Ich habe mir dann eine Flugsteuerung bestellt. Eigentlich hatte ich auf meinen Einkaufslisten immer eine CC3D-Steuerung stehen. Diese ist kleiner und leichter, aber muss per USB und Software mit einem PC programmiert werden. Diese KK 2.1.5 hat ein eigenes Display und 4 Buttons, so dass man alle Sachen vor Ort einstellen kann. Ich fand diese Idee sehr gut und da der Preis mehr oder weniger identisch war (KK billiger? vergessen), habe ich diese Teil genommen. Hier sieht man den allerersten Test. Also Akku dran und beten, das es nicht BUMMS macht ;)


Das Ding ist wirklich einfach zu handhaben. Sowohl die Bedienung über 4 Buttons, also auch das Anstöpseln der diversen Steckverbindungen ist logisch und einfach. Okay, man sollte vorher schon ein paar Stunden Anleitungen und Erfahrungsberichte gelesen haben, wenn man auf Nummer sicher gehen will.

Ich will und kann jetzt keinen Kurs in Sachen Multicopter geben, wie man diese Flugeräte auch übergeordnet bezeichnet. Nur soviel: diese Steuerung regelt die Drehzahl der Motoren und verfügt über Sensoren für Lage und Beschleunigung, damit sich solch ein Gerät überhaupt in der Luft halten kann. Ein Multikopter ist nicht von Natur aus stabil, was das Flugverhalten angeht. Genau genommen ist er extrem instabil, da keinerlei Aerodynamik das Gerät in der Lage hält. Lediglich der Schub der 4 (oder 6,8,...) Antriebseinheiten hält dieses Gerät wie einen Besenstiel auf der Fingerspitze in der Waage. Ein Mensch wäre mit der Steuerung der 4 einzelnen Motoren schon bei einem einfachen Schwebeflug total überfordert. Daher braucht es diesen Computer nebst Sensoren.


Hier kann man ein wenig erkennen, wie viele Kabel man in so einem Teil verbauen muss. Für jeden der 4 Motoren gibt es schon mal 5 Kabel. Stromversorgung und Steuerkabel. Die grauen Teile in den Armen mit "E300"-Aufdruck sind die Drehzahlsteller. Genaugenommen sind das auch kleine Computer (sogar mit Ton!), welche die Steuerbefehle der Flightcontrol (der Computer in der Mitte) in entsprechende Energie umsetzen, mit denen dann die Motoren angetrieben werden. Dann kommen noch diverse Kabel für den Funkemfänger zur Steuerung dazu.



Im Zentrum, wo alle Kabel zusammenlaufen, wird es wuselig. Das kleine Türmchen aus Kunststoffteilen hält Stromverteilerplatine und Steuerung. Außerdem muss noch ein Empfänger (hier Spektrum AR600) und ein optionaler Telemetry-Sender (Spektrum TM 1100) unterbracht werden. Telemetrie dient dazu, Statusinformationen auf die Fernsteueranlage zu übertragen. Damit kann ich z.B. im Flug die Akkuspannung sehen und überwachen, so dass mir das Modell nicht wegen leerem Akku auf den Acker kracht.

Hier sieht man den ersten Test der Telemetrieübermittlung:

Spektrum TM 1100 Telemetriemodul - Test auf dem Schreibtisch
Hier hatte ich nur den Temperatursensor angeschlossen. Aber für einen ersten Funktionstest war das ausreichend. Man sieht auf dem Display der Fernsteueranlage den Wert "24 c". So warm war es nicht, aber ich hatte den Sensor zwischen den Fingern, um zu überprüfen ob und wie schnell der Werte sich ändern.



Zwar ist der Copter schon recht groß, aber aufgrund der kleiner "center plate" hatte ich nicht wirklich viel Platz alles unterzubringen. Dabei sieht man den gröbsten Kabelsalat gar nicht, da dieser unterhalb und innerhalb des Holzgestells verstaut ist. Links sieht man übrigens die beiden Spektrum-Komponenten, 6-Kanal 2,4 Ghz Empfänger mit voller Reichweite und huckepack das Spektrum TM 1100 Telemetrie-Modul...das übrigens schon beim ersten Hallentestflug mitten im Flug keine Signale mehr senden wollte :/

Motor aus dem DJI E300 Set mit Temperatursensor

Hier sieht man einen Motor mit einem komischen roten Kabel an der Basis. Das ist ein Temperatursensor, der mir während des Fluges Werte senden soll. Ob das wirklich sinnvoll ist, lasse ich mal dahingestellt...war beim Telemetriemodul dabei und mein Spieltrieb verbot es dieses Ding nicht einzubauen ;) Weit wichtiger ist da schon der Spannungsensor...ein einfaches 2-adriges Kabel, das man direkt an den Hauptakku anklemmt (über Abgriffe am Stromverteilerboard). Das liefert einem die Spannung des Akkus. Zwar verfügt der Steuercomputer (Flightcontrol) auch über eine Spannungsmessung, die ich auch angeschlossen habe, aber diese meldet die einstellbare Unterschreitung der minimalen Spannung nur über Piepen oder LED (sofern eingebaut). Eine blinkende LED kann man bei Tageslicht locker übersehen! Auch Piepen muss schon sehr laut sein...und dann ist es auch nervig. Ich werde beides installieren und mal schauen. Die Telemetrie hat bei den ersten Probeflügen nicht gerade mein Vertrauen erworben, da sie in der Halle bei max. 20 Metern Entfernung schon dauerhaft Sendepause hatte und erst nach einem Neustart wieder zum Leben zu erwecken war. Eventuell ein Antennenproblem.

Fluglageerkennung durch Farbgebung
Wie oben schon erwähnt, ist die Fluglageerkennung bei solch einem symmetrischen Fluggerät kritisch. Ich habe daher noch eine Styropor-Kugel, die auch als Zierde und Wetterschutz für die Elektronik dient, mit zwei Farben angemalt. Gelb ist vorne, also im Normalfall die Flugrichtung. Wobei man einen Quadrocopter in jede Richtung fliegen kann, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Flugzeug mit Tragflächen.

Was man hier noch erkennen kann, sind die unterschiedlichen Farben der Propellerbefestigungsschrauben. Das DJI E300-Set besteht aus 2 links und 2 rechts drehenden Motoren und den dazu passenden Propellern. Der Witz dabei ist das Gewinde, an dem die Propeller angeschraubt werden. Die Propeller müssen ohnehin unterschiedlich drehen, aber durch die konträren Gewinde sind die Propeller selbstsichernd. Das heisst, man muss sie nur ganz leicht aufschrauben. Sobald die Motoren andrehen, ziehen sich die Propeller selbst fest. Das ist extrem praktisch und sicher, da man keine Angst vor zu locker angezogenen Propellern haben muss, die sich mitten im Flug verabschieden und damit definitiv einen Crash verursachen. Außerdem kann man sie so leicht wieder abdrehen, da sie eben nicht "festgeknallt" werden müssen und das erleichtert den Transport. Apropo Propeller ab: NIEMALS NICHT mit Propellern dran irgendwas fummeln! Die Teile sind extrem gefährlich, auch wenn sie "nur" knapp 20 Gramm wiegen und 24 cm lang sind. Durch die Hohe Drehzahl riskiert man locker Finger, Nase oder Augen!

Landgestell aus dem Baumarkt

Baumarkt...Männerparadies ;) Im Baumarkt findet man viele Dinge, auch für einen Selbstbauquadrocopter. Der Holzrahmen hatte nur kleine, fragile Holzstummel als Landebeine. Da ich auch noch eine Kamera installieren will und das Holz Landungen auf hartem Untergrund nicht lange überlebt hätte, musste ich eine Lösung finden. Die Lösung heißt Schaumstoffisolierung für Wasserrohre! Die gibt es nicht nur als gerade Rohre mit Einschnitt, sondern auch als T-Stücke oder wie hier als Halb-U-Stücke. Passte perfekt auf die Holzstummel, so dass ich nicht einmal verkleben musste.  Sie erhöhen das Fluggerät und schaffen unten Platz für Akku und Kamera und federn auch noch eine unsanfte Landung ab. Das Gewicht ist dabei moderat...meine es sind 20 Gramm.

Inzwischen bin ich das Teil mehrmals testhalber geflogen. Das Ding ist wirklich brachial im Vergleich zu meinen kleinen Quadros. Der Sound ist sanft, aber enorm druckvoll und einem flattern selbst in ein paar Metern die Hosenbeine ;) Das Ding hebt ab wie auf Schienen und liegt auch genauso in der Luft. Das Flugverhalten ist in Ermangelung von anständigen Werten für die Regelkreise noch nicht 100%, aber man kann damit schon herumschweben und auch ich als Anfänger ziehe damit müde Kurven ohne Probleme. Das allerdings alles im "Selflevelmodus". Dabei ist das Teil extrem eigenstabil vom Flugverhalten her. Will man flüssig seine Bahnen ziehen oder sogar mal ein wenig Kunstflug machen, muss man das abschalten. Die Einstellungen für Selflevel und freien Flug sind noch zu finden. Da man die entsprechenden Werte aber Dank des Displays und der  4 Buttons direkt am Flugfeld ändern kann, werde ich da sicherlich mit Hilfe der Kollegen bald ein gutes Setup ausgetüftelt haben.

Was jetzt noch fehlt: LEDs für die Lageerkennung...weil's halt schön ist :) Dafür will ich Tischtennisbälle an die Enden der Baumarktschaumstoffteile ankleben, die dann durch die LEDs (grün und rot) illuminiert werden. Die T-Bälle kommen also dahin, wo jetzt die Löcher sind. Eine Tischtennis-LED kommt dann noch oben auf die Styropor-Halbkugel und blinkt gelb oder blau, wenn der Akku sich dem Ende neigt.

Die Akkuhalterung gefällt mir auch noch nicht. Die besteht aktuell nur aus zwei Klettbändern, die den Akku unterhalb des Mittenkreuzes halten. Ich möchte da einen richtigen Kasten, auch wenn das geschätzte 40-50 Gramm mehr bedeutet. Und zu guter Letzt soll auch noch die Möbius-Minikamera angebracht werden....vibrationsfrei! Vom Platz und Gewicht her kein Problem, aber wie sehr das Teil vibriert, kann ich noch nicht sagen. Es hört und fühlt sich sehr gutmütig an, aber das ist so eine Sache mit den Vibrationen bei CMOS-Kameras, wo das Bild zeilen-/pixelweise ausgelesen wird.

Ein paar Dinge gibt es also noch zu tun. Aber ich bin schon mal sehr zufrieden damit, dass mein erster selbst gebauter Flugapparat fliegt und das gar nicht mal so schlecht. Sollte sich das Teil noch weiter verbessern lassen, wovon ich ausgehe, werde ich damit meine Kamera in die Luft bringen...eventuell sogar die mFT-Kamera (muss ich noch ausprobieren, wegen des relativ hohen Gewichtes).

Definitiv ein Highlight für mich dieses Jahr. Macht Spaß! Hat alles was mir gefällt: lesen, lernen, kaufen, basteln, tüfteln, handwerken, löten, hoffen und bangen, FLIEGEN....alles halt :)

Grüße,
Gordon


Montag, 9. März 2015

D800 - Schattenreserver, ein Beispiel

Hier ein Beispiel für die enormen Reserven der D800 im Schattenbereich. Zunächst das unbearbeitete Bild (Standardentwicklung mit Lightroom 5.7):

RAW aus D800, unbearbeitet
Man sieht hier eine klassische Problemstellung: sehr heller Himmel in Kombination mit dunkle Bereichen. Man kann hier entweder den Himmel "ausbrennen" lassen, also so belichten, dass die dunkleren Bereiche korrekt belichtet sind oder man entscheidet sich für den Himmel, so wie hier. Nun ist der Himmel hier sicherlich nicht das Hauptmotiv, sondern das Denkmal (Niedersachenstein). Die Aufnahme wirkt also erstmal wie ein Kandidat für Ablage P.

Nun die in Lightroom bearbeitete Version:

In Lightroom mit "Tiefen und Lichter" bearbeitet
Hier hat man jetzt eine gut belichtete Szene. Der Himmel ist schön blau, die Wolken haben Struktur und sind keine flachen weißen Flecken. Das Denkmal ist jetzt gut zu erkennen, mit allen Details (wenn man näher hinschaut).

Der Trick ist denkbar einfach und heißt "Tiefen und Lichter".



Man sieht hier, ich habe die Belichtung nur um 0,10 angehoben, also nur minimal. Lichter steht aber auf -100, also volle Pulle und Tiefen auf +100. Damit werden die hellen Stellen abgedunkelt, bzw. restauriert und die dunklen Stellen werden stark aufgehellt. Das geht in dieser Ausprägung und mit unglaublich wenig Rauschen und Farbveränderung nur mit einer D800 und vergleichbaren Kameras, bzw. vergleichbaren Sensoren. Bei z.B. der Olympus E-M10 treten schnell starkes Rauschen und ausgebleichte Farben in den so aufgehellten Schattenbereichen auf. Neben Tiefen und Lichtern habe ich noch ein paar weitere Änderungen vorgenommen. Kontrast und Klarheit erhöht, Gradationskurve leicht s-förmig und noch ein paar weitere Dinge. Entscheidend ist aber die Aufhellung der dunklen Bereiche.

Also, wer einmal wieder vor einem solchen Problemmotiv steht und idealerweise auch noch eine D800 oder vergleichbare Kamera besitzt, kann ja mal versuchen einfach auf die hellen Stellen zu belichten. Ich garantiere der Effekt ist überraschend, wenn man zuhause den Tiefenregler zupft! Die Reserven in den dunklen Stellen sind enorm...ich würde sogar behaupten weit enormer als die auf der anderen Seite des Histogramms. Bei ausgebrannten Stellen scheint die D800 nicht besser zu sein, als meine alte D700.

Grüße,
Gordon

Dienstag, 3. Februar 2015

Umbau eines Quadrocopters - Blade 200 QX in Rakonheli CFK-Frame

Ups! Was kommt denn nun? Heute gibt es mal was komplett anderes. Dieser Beitrag hat vordergründig nichts mit Fotografie zu tun, auch wenn es viele Bilder zu sehen gibt. Hier geht es um ein wahrscheinlich neues Hobby von mir: Modellbau und Modellflug im Speziellen. Modellhubschrauber fand ich schon als Kind faszinierend. Als ich dann vor Kurzem einen einfachen Hubschrauber geschenkt bekommen habe, ist diese Sache nach Jahrzehnten wieder aufgeflammt.

Nach dem ich mir dann einen sehr kleinen Quadrocopter (nennen Unkundige auch "Drohne") gekauft habe und kurz danach einen etwas größeren, mit dem man auch eine Action-Kamera in die Luft bringen kann, war der Damm gebrochen. Gebrochen war leider nach dem ersten Flug mit meinem Kameraträger-Quadrocopter Blade 200 QX auch das Gehäuse ;( Tja, Modellflug ist halt so eine Sache. Die Sachen gehen schnell kaputt, wenn sie vom Himmel fallen oder auch nur unsanft "landen".

Blade 200 QX mit Kamera links, Tuning-Ersatzrahmen von Rakonheli rechts
Hier sieht man links den Flieger um den es hier geht. Das Teil ist eher klein. Es passt locker auf einen Suppenteller und wiegt mit allem drin und dran weniger als 200 Gramm. Die Bezeichnung Drohne, wie sie in letzter Zeit öfter mal in den Medien zu hören und lesen ist, ist übrigens aus meiner Sicht unschön. Dieser Begriff erinnert eher an militärische Geräte, die vollautomatisch oder vom Boden aus "gelenkt" ihr Ziel anfliegen. So ein Quadrocopter ist einfach nur ein Spielzeug...oder sogar Sportgerät, wie auch ferngesteurte Flugzeuge oder Helikopter. Ungefährlich ist so ein Gerät trotzdem nicht, weswegen es auch eher was für Erwachsene ist. Das Prinzip gleicht ein wenig einem Helikopter. Das Teil wird nur durch den Schub der Propeller in der Luft gehalten und hat keine Segeleigenschaften wie ein Flugzeug. Geht auch nur ein Motor aus, stürzt so ein Gerät sofort ab, wie ein Heli auch. Man kann diese Fluggeräte auch als Multikopter bezeichnen, da es neben der Form mit 4 Propellern auch welche mit 3, 6, 8 oder mehr gibt.

Da man an so einem Quadro sehr gut eine Kamera anbringen kann, hat mich diese Art von Copter sehr interessiert. Daher habe ich diesen gerade noch ausreichend starken Quadro gekauft und dazu eine Mobius-Action-Kamera, die gewichtsmäßig noch passt. Mein erster Testflug war allerdings eine mittlere Katastrophe.

Luftaufnahme mit Mobius-Kamera bei schlechtem Licht
Schon beim ersten Flug habe ich das Teil in einen Apfelbaum gesteuert. Er blieb dann dort hängen und ich musste ihn wie einen reifen Apfel herunterschütteln. Dabei oder auch schon davor ist das Gehäuse leider angebrochen. Also musste das repariert werden. Leider kann man diesen Kunststoffkram nicht wirklich wieder heilen, so dass ich zwei Möglichkeiten gesehen habe:
1) neues Gehäuse vom Hersteller
2) stabilieren Rahmen von Dritthersteller

Ich habe mich dann für den stabilieren Rahmen entschieden. Dieser ist aus Alu und CFK (Kohlefaserverstärkter Kunststoff). Darüber hinaus ist er eher ein Skelett und kein Gehäuse, was Vor- und Nachteile hat.


Da der 200 QX sehr klein ist, kam ich nicht mehr ohne eine Lupe aus. Die Schrauben sind teilweise winzig, so dass man eine ruhige Hand und Feinmechanikerwerkzeug braucht.


Das ist wirklich nichts für Grobmotoriker. Und vor dem Einbau der Innereien stand ja auch erstmal der Ausbau aus dem defekten Gehäuse.


Beim Zerlegen muss man sehr aufpassen nichts kaputt zu machen. Außerdem ist es bei den vier Motoren und Propellern nicht egal, wo was sitzt. Die Motoren und Propeller sind diagonal gegenläufig und vertauscht man da was, fliegt das Teil nur 1 Sekunde...nämlich auf den Rücken. Daher habe ich alle relevanten Teile vor dem Ausbau mit Schildchen nummeriert.



Nach dem man ein paar Schrauben gelöst hat, kann man die beiden Platinen herausnehmen.


Dabei muss man allerdings höllisch aufpassen, dass man z.B. dieses Flachbandkabel nicht beschädigt, sonst hat man innerhalb von Sekunden Elektronikschrott produziert.


Interessante Entdeckung: alle ICs sind mit Säurestift oder ähnlichem unkenntlich gemacht! Ich vermute sehr stark, dass man damit der Produktpiraterie entgegenwirken will. Wenn man die Chips nicht identifizieren kann, ist es wohl sehr viel schwerer so etwas nachzubauen.

Die Elektronik ist übrigens das Geheimnis dieser Multikopter. So eine Flugmaschine ist nicht fliegbar ohne Computer und Sensoren. Die Flugstabilität ist nahezu Null. Durch die Elektronik wird die Fluglage stabilisiert. Außerdem wird die Steuerung durch Regelung der Drehzahlen der einzelnen Motoren ermöglicht. Ein Mensch wäre nicht in der Lage die 4 Motoren von Hand so zu steuern, dass man länger in der Luft bleibt. Man teilt also der Elektronik nur mit, welche Fluglage eingenommen werden soll. Klingt jetzt vielleicht sehr einfach, aber ist es wirklich nicht! Gerade wenn man die automatische Korrektur der Fluglage ausschaltet, gleicht das dem Balancieren eines Besenstiels auf dem Finger. Man kann also so eine Flugmaschine schneller abstürzen lassen, als man piep sagen kann.


Hier sieht man einen Teil des Innenlebens des 200 QX. Es besteht aus dem sogenannten Flightcontroller (das kleine Board links) und dem ESC-Board, das den Strom für die Ansteuerung der Motoren aufbereitet. Was man hier nicht sieht ist der Akku. Die Akkus sind heute LiPos. Das steht für Lithium Polymer. Diese Akkutechnik ermöglicht wahrscheinlich erst die ganzen Elektroflugmodelle, weil sie sehr leicht und klein im Vergleich zur gespeicherten Energie sind. Mit einem vergleichbaren Bleiakku würde man so ein Flugmodell nicht in die Luft bekommen, weil das Verhältnis von Tragkraft, Gewicht und Leistung nicht stimmen würde. Und wenn, da nur kurze Zeit.


Hier nun alle Teile aus dem kaputten Gehäuse. Diesen Krempel galt es nun in den neuen Rahmen einzubauen.


Die Anleitung des Rakonheli Frames gleicht leider eher einem Beipackzettel und besteht nur aus 2 Seiten mit Explosionszeichnungen. Man muss also schon ein wenig Ahnung von Technik haben, um damit klar zu kommen.


Die Teile sind wie gesagt alle sehr klein. Das ist schon reichlich fummelig gewesen, das zusammen zu schrauben.


Die Motorgondel hat ungefähr den Durchmesser eine 2-Cent-Münze. Damit kriegt man eine ungefähre Vorstellung davon, wie klein oder groß dieser Quadrocopter ist. Die Motörchen wiegen geschätzte 15 Gramm pro Stück. Trotzdem sollte man die Leistung und die damit von den Motoren, bzw. den Propellern ausgehende Gefahr nicht unterschätzen! Man kann sich damit schon stark verletzten. Wenn man einmal den Sound und den Luftzug von so einem Teil gespürt hat, bekommt man schon Respekt davor. Ein wirklich großer Copter, der auch eine Spiegelreflexkamera trägt und mehrere Kilo wiegt ist also definitiv kein Spielzeug mehr und sollte nur von Leuten an sicheren Orten geflogen werden, die erfahren genug dafür sind. Eine spezielle Versicherung für ALLE Flugmodelle ist übrigens vorgeschrieben bei uns. Eine Gefahr bei Flugmodellen ist z.B. der unkontrollierte Flug. Fällt der Sender aus oder ist das Gerät ausser Reichweite oder sonst irgend ein Defekt tritt ein, kann es wegfliegen und wird dann irgendwo abstürzen. Man kann sich also auch auf eine Wiese mitten im Nirgendwo stellen...so ein Teil legt locker 1 km oder mehr zurück und könnte dann z.B. auf einer Autobahn niedergehen. Was dabei passieren kann, mag man sich nicht ausmalen.


Ich habe den Rahmen erst einmal probehalber zusammengebaut. Das Schildchen "Oben" ist übrigens nicht da, weil ich nicht wüsste wo bei dem Teil oben ist, sondern weil man die obere CFK-Platte auch anders herum anbringen kann. Das macht eigentlich kein Unterschied, aber ich wollte die schönere Seite der Bohrungen oben haben.


Ohne obere Platte sieht man die Halterung für die beiden Platinen, also Flightcontroller (kurz FC) und ESC-Board.


Die CFK-Rohre, an denen die Motoren befestigt werden, sind hohl. Das dient natürlich der Gewichtsersparnis, aber dient auch als Durchführung für die Kabel. Apropo Gewicht: es kommt gerade in dieser Modellgröße auf jedes Gramm an! Jedes Gramm, das man mitschleppen muss, verkürzt die Flugzeit und vermindert die Agilität. Daher werden teilweise sogar Kunststoffschrauben verwendet, nur um in der Summe vielleicht 5 Gramm einzusparen.


Auf dem Kopf liegend. Hier kann man das Landegestell sehen. Das sieht zwar stabil aus, aber ich habe so meine Zweifel. Die dünnen CFK-Plättchen der Landekufen dürften Kangaroo-Landungen auf hartem Untergrund nicht lange unbeschadet mitmachen. Ich überlege daher schon Kunststoffpuffer anzubringen.


Die Aussparung im Arm dient dazu die Steckverbindung zwischen ESC-Board und Motor einstecken zu können und außerdem kann man hier die LED herausführen, die bei diesem Copter an jedem Motorarm vorhanden ist. Die LEDs, 2 x rot vorne und 2 x grün hinten, dienen als Positionslichter und signalisieren außerdem durch Blinken eine schwache Akkuladung. Da ein Quadrocopter oder auch die meisten anderen Multicopter von allen Seiten mehr oder weniger gleich aussehen, ist es sehr schwer die Fluglage zu erkennen. Diese Lichter helfen dabei. Ohne diese Lichter würde man eventuell die Orientierung verlieren und statt nach vorne nach links fliegen...mit fatalen Folgen.


Der Akku. Dieser passt exakt in einer Aussparung in der Bodenplatte und wird einfach per Gummiband fixiert. Beim Originalrahmen gab es ein Innenfach mit Klappe. Das klingt erstmal besser, ist es aber nicht unbedingt. Es war sehr fummelig den Akku da hinein zu bekommen. Außerdem konnte man so keine größeren Akkus mit mehr Kapazität einsetzen. Dieser Akku hier ist schon ein wenig größer als die Original-Akkus.



Da es wie gesagt auf jedes Gramm ankommt, habe ich die Rahmen einmal gewogen. Laut Hersteller des Ersatzrahmens, sollte dieser sogar ein paar Gramm leichter sein. Das könnte ich erstmal nicht glauben, als ich den Ersatzrahmen in der Hand gehalten habe.


Aber wie man sieht, es stimmt! Obwohl der Rahmen viel stabilier aussieht und sicherlich auch ist, als der fragile Plastikrahmen, ist er leichter.


Das Flightcontrol-Board wird mit Gummipuffern befestigt. Das ist notwendig, weil auf diesem Board Beschleunigungs- und Orientierungssensoren (Gyroskope) untergebracht sind. Diese Sensoren sind empfindlich gegenüber Vibrationen, wie sie unweigerlich von den Motoren und Propellern erzeugt werden. Durch die weiche Lagerung werden diese Vibrationen gedämpft. Ansonsten könnte der empfindliche Regelkreis ins Straucheln kommen und der Flieger würde sich unkontrollierbar verhalten.


Die Halterung für die beiden Boards ist leider nicht so schön gemacht wie der Rest. Aber angesichts Gewicht und Stabilität wohl ok.


Das FC-Board wird auf den kleinen CFK-Rahmen in der Mitte montiert, der wiederum an der Kunststoffhalterung verschraubt ist.


Ein ganz klein wenig Lötarbeit gab es auch. Ich habe einen Stecker für die Steuerung einer optionalen Kamera ausgelötet, da ich diesen für die Mobius-Kamera nicht benötige. Das spart auch wieder ein paar Gramm, da man Stecker, Kabel und 2 Plastikbügel einspart.


Die FC ist bereits mit den Original-Gummipuffern am Rahmen befestigt. Das Flachbandkabel zwischen der FC und dem ESC ist in dieser Phase sehr gefährdet! Sollte es einreißen, hat man es verbockt, da so ein Kabel quasi nicht zu löten ist, jedenfalls nicht mal so eben. Man müsste also Ersatz beschaffen oder alles mit Einzellitzen verbinden...Prost Mahlzeit!


Nachdem beide Boards verschraubt waren, kamen die Motoren dran, die ich zuvor durchnummeriert hatte, ebenso wie die Steckverbindungen und Propeller. Die Kabel werden durch die CFK-Rohre gefädelt.

Die LEDs für die Erkennung der Fluglage hängen hier noch wild in der Gegend herum. Die habe ich erstmal mit Klebestreifen befestigt, womit ich auch gleichzeitig die Aussparung unten an den Armen zugemacht habe. So können die Motorkabel mit den Steckverbindungen nicht heraushängen.

Den ersten Probelauf habe ich ohne Propeller gemacht! Die Teile sind schon nicht ganz ungefährlich und können einen schon verletzen. Als das alles ganz gut aussah (Motoren liefen ruhig, man konnte Gas geben und Drehzahländerung wenn man gesteuert hat), habe ich die Propeller montiert. Die obere Abdeckplatte habe ich allerdings erstmal weggelassen. Zwar hat das Gerät damit nicht die volle Stabilität, aber für einen kurzen Schwebetest sollte das reichen. Aus dem Zusammenfrickeln von PCs weiß ich: macht man den Deckel schon drauf, läuft das Teil nicht! ;)

Heureka! Er fliegt!


Sieht man hier zwar nicht, aber knipsen und fliegen kann ich (noch) nicht.

Inzwischen habe ich das Teil noch mal halb zerlegt, weil mir 2 Dinge aufgefallen sind:

1) er dreht sich beim Start ganz leicht nach links
2) er fliegt nach vorne, statt gerade hochzusteigen

Das Problem:  eine Motorgondel war nicht korrekt ausgerichtet, daher die leichte Linksdrehung beim Start. Die CFK-Rohre haben neben der Klemmung über eine Schelle auch eine Sicherungsschraube, die ein unbeabsichtigtes Verdrehen verhinden soll. Beim linken vorderen Arm ist diese Bohrung aber nicht 100% an der richtigen Stelle. Damit ist der Arm dann leicht verdreht und der Motor bzw. der Propeller steht schief. Ich habe daraufhin einfach alle Arrettierungsschrauben weggelassen und alle Arme von Hand ausgerichtet. Eventuell muss man noch einen Tropfen Kleber verwenden, damit sich die nicht mehr verdrehen können. Allerdings werden die auch schon durch die Schelle sehr gut gehalten.

Das zweite Problem, das Vorwärtsfliegen, hat das aber nicht gelöst. Da muss ich wohl oder übel mit Trimmung arbeiten. Eventuell liegt das aber auch ein wenig am kleinen Arbeitszimmer. Das Teil erzeugt schon einen enormen Luftwirbeln und vielleicht sorgt der dafür....glaube ich aber nicht. Ach so, Trimmung heißt in diesem Fall einfach eine Voreinstellung an der Fernsteueranlage, so dass bei Null-Position des entsprechenden Sticks schon leicht nach hinten gelenkt wird. So eine Fernsteuerung sieht übrigens so aus:

Spektrum DX6 Fernsteuerung

Das ist eine extra gekaufte Fernsteuerung, die schon nicht verkehrt ist...im Vergleich zu den Teilen, die bei einfachen Modellen im Spielwarenhandel teilweise schon dabei sind. Mit den Steuerknüppeln werden Fluglage und Schub gesteuert oder genauer: Schub (Drehzahl = steigen oder sinken), Drehung (Gear), Nick und Roll. Sind also schon eine Menge an Dingen, die man gleichtzeitig im Griff haben muss, damit so ein Teil das tut was man will. Die Trimmung wird übrigens mit den Wippen neben den beiden Steuerknüppeln gemacht. Damit verstellt man fest die Nullposition und kann somit einer Drift des Modelles entgegen wirken.

Tja, nun gibt es noch ein paar Sachen zu tun. Die mit Tesa festgemachten LEDs gefallen mir nicht. Ich würde da gerne die Luke dicht machen und die LEDs in einen großen Diffusor stecken, damit man auch aus der Entfernung die Positionslichter erkennen kann. Sowas in der Art eines Tischtennisballes unter dem Arm, der dann in Gänze leuchtet, statt nur dieses "Taschenlampenlichtes", das man nur sehen kann wenn man halbwegs im richtigen Winkel auf die LED schaut.
Außerdem muss noch eine Lösung für die Actioncam gefunden werden. Beim Original-Blade habe ich die unten an das höhere Landegestellt mit Schaumstoff, Holz und Gummiband befestigt, was gleichzeitig leicht und vibrationsdämpfend ist. Bei diesem Rahmen ist der Gestell wohl nicht hoch genug, so dass die Propeller mit im Bild wären. Vielleicht kommt das Teil einfach oben auf einen Schaumstoffblock, so dass es hoch genug sitzt.
Man kann bei so einem Rahmen ja eine Menge machen, auch Akku oben geht, was ich schon getestet habe. Das Flugverhalten ändert sich dadurch nicht merklich, denn im Gegenteil zu einem Flugzeug, wo man sehr genau die Schwerpunkte austarieren muss, fliegt so ein Copter ohnehin nicht von alleine stabil. Soll bedeuten, nur die Computersteuerung und die Sensoren sorgen dafür, dass das Teil nicht nach 0,5 Sekunden auf dem Rücken liegt. Ein Elektronil- oder Motorausfall und so ein Teil stürzt sofort und nicht rettbar ab!

Sobald ich das Teil komplett fertig habe, werde ich hier weiter berichten. Und sofern das Wetter mal mitspielt, gibt es auch mehr (und bessere!) Luftaufnahmen von der Cam an Bord.

Danke und Grüße,
Gordon